出版社内容情報
★ 安定剤の添加や化学構造の修飾など化学的な長寿命化を詳述!
★ 高分子の配列、分散状態の制御による物理的な長寿命化も詳述!
★ 「単純化された系での安定化理論」ではなく、実際の配合での安定化を解説!
は じ め に
有史以来,人類は身の安全を守るために天然素材を加工してきた。まず石,動物,植物の加工から始まり,金属,ガラス,セラミックスの加工,そして合成高分子の創出と加工に至った。石,土で住居を作り,外敵から身を守り,獣の皮,植物から作られた布で気候変動等の外部刺激から身を守ってきた。最近では,天然素材より加工性やデザインの自由度の高い合成高分子が人類の身の安全を守るために貢献してきた。しかし,天然素材に比較して,合成高分子は,このような長所を持つ一方で,耐久性が十分でないために如何に安定した特性が維持できるかという長寿命化の課題が新たに発生した。
一方では,人口の爆発的増大,化石燃料の枯渇,合成高分子による環境への影響により合成高分子の未来は必ずしも順風満帆ではなく,そのために如何に少量の資源で少量の素材を作り,繰り返し使用(リサイクル使用)するかが,「地球号」で生活する人類の宿命と言える。
また,身のまわりの安全のために発明された合成高分子が,環境に悪影響を及ぼす場合が指摘され,今ほど安全性と環境保持の両立が求められている時代はなく,長時間使用可能で,かつリサイクル使用可能な,環境に配慮した合成高分子の研究開発が研究者の急務の課題となっている。
合成高分子の長寿命化特性として,構造材料としては光・熱等の外部環境変化に影響されない強度,外観,表面特性の維持,またはリサイクル使用に重要な加工時の安定性が必要である。
従来より,合成高分子の安定化に関する書籍が数多く出版されているが,本書は以下の点に留意してまとめ,特長を出した。
1)化学的安定性と物理的安定性
従来,高分子の安定性は化学的安定性についてのみ注目されてきた。しかし,安定性は化学的安定性と物理的安定性があり,前者は高分子の崩壊につながり不可逆的な劣化であるのに対して,後者は化学的劣化でなく高分子の配列または分散状態の変化により特性が低下する可逆変化である。特にリサイクル性については,化学的安定性だけでなく,物理的安定性も非常に重要である。
2)安定剤の開発と高分子の化学構造の修飾
安定化手法も安定剤の開発だけでなく,高分子の化学構造の修飾による安定化も含め総合的に論じる必要がある。
3)各産業分野別の安定化技術
各産業分野での動向および安定化の必要性,その実際を詳細に論じた,エンドユーザーに立脚した内容をめざした。
4)実際の配合での安定剤の作用効果
従来単純化された系での安定化理論が多いが,特に合成高分子ではそれ単独では存在し得なく,安定剤以外の多くの添加剤が存在している。そのためにたとえ素晴らしい安定剤が開発されたとしても,存在する他の添加剤または高分子の置換基の影響により,安定化効果がなくなったり,あるいは逆に拮抗作用を示す場合がある。このような観点から,実際の配合での安定化が論じられるように工夫した。
5)安定剤と安全性とリサイクル性
以上の観点から,ただ単なる安定剤の紹介ではなく,合成高分子の長寿命化技術の集大成として,各分野でご研究の方々にご執筆いただいた。
本書が今日の合成高分子の難局を乗り切るために多少でもお役に立てばご幸甚である。
2000年12月12日 西原 一
執筆者一覧(執筆順)
西原 一 旭化成工業(株) 化成品樹脂事業部門 新事業開発室 副部長
大澤善次郎 群馬大学・名誉教授 足利工業大学 総合研究センター 客員研究員
白井 正充 大阪府立大学大学院 工学研究科 応用化学分野 教授
児島 史利 住友化学工業(株) 精密化学品研究所 化成品チーム 主席研究員
大手 良之 チバ・スペシャルティ・ケミカルス(株) 添加剤事業部 ポリマー添加剤部 主任研究員
車田 知之 マテリアルライフ学会 常任理事
春名 徹 旭電化工業(株) 樹脂添加剤開発研究所 所長
斎藤 拓 東京農工大学 工学部 有機材料化学科 助教授
市原 祥次 東京農工大学 工学部 有機材料化学科 教授
堀家 尚文 三洋化成工業(株) 機能樹脂研究部 部長
秋山 三郎 東京農工大学 工学部 有機材料化学科 教授
大村 博 日本油脂(株) 化成事業部 化成品第一営業部 グループリーダー
岩切 常昭 三菱エンジニアリングプラスチックス(株) 技術センター 主任研究員
久保田和久 工学院大学 機械科 教授
押田 孝博 A&M スチレン(株) 研究開発部 R&D部長
藤山 光美 (株)トクヤマ 徳山総合研究所 主席
松本 良文 (株)トクヤマ 徳山総合研究所 主席
稲田 仁志 (株)トクヤマ 徳山総合研究所 樹脂グループリーダー(主席)
岩崎 和男 岩崎技術士事務所 所長
佐々木慎介 大洋塩ビ(株) 品質保証室 室長
栗山 卓 山形大学 工学部 機能高分子工学科 助教授
榎本 真久 大洋塩ビ(株) 四日市研究所
西沢 仁 西沢技術研究所 代表
石川 弘昭 旭化成工業(株) 川崎支社 家電OA材料技術部
大西 章義 三菱化学(株) 四日市事業所 技術開発センター 大西特別研究室 室長・リサーチフェロー
大石不二夫 神奈川大学 理学部化学科 大学院理学研究科 教授
松岡 康子 (株)住化分析センター 大阪事業所 サブリーダー
中内 秀雄 (株)ブリヂストン研究開発本部 研究1部 研究部 専門部員
村田 則夫 NTTアドバンステクノロジ(株) 光デバイス事業部 担当部長
濱野 信之 日野自動車(株) 製品開発部 主査
田中 誠 フクビ化学工業(株) 常務取締役 生産技術本部長兼本社工場長
田中 丈之 (有)かきとう 湘南事務所
草川 紀久 高分子環境情報研究所 所長
伊澤 槇一 工学院大学 機械工学科 講師
構成および内容
第1章 高分子材料の長寿命化・特性安定化 西原 一
第2章 化学的安定化の理論と実際
1 高分子の化学的劣化と安定化機構 大澤善次郎
1.1 劣化機構
1.1.1 高分子反応における劣化反応の位置付け
1.1.2 高分子の劣化反応の特徴
1.2 主な要因による劣化
1.2.1 熱劣化
1.2.2 光劣化
1.2.3 金属化合物の影響
1.2.4 放射線劣化
1.2.5 微生物劣化
1.3 安定化機構
2 高分子構造修飾(不飽和結合・末端修飾・配列) 白井正充
2.1 不飽和基・末端基修飾
2.2 配列・立体配置制御
2.2.1 ポリメタクリル酸エステルとその誘導体
2.2.2 ポリプロピレン
3 酸化防止剤 児島史利
3.1 高分子の劣化と酸化防止剤
3.2 耐熱加工安定剤
3.2.1 熱劣化
3.2.2 作用機構
3.3 一次酸化防止剤
3.3.1 作用機構
3.3.2 フェノール系酸化防止剤
3.3.3 耐黄変性
3.3.4 アミン系酸化防止剤
3.4 二次酸化防止剤
3.4.1 作用機構
3.4.2 イオウ系酸化防止剤
3.4.3 リン系酸化防止剤
4 紫外線吸収剤(UVA)
4.1 添加剤の歴史とその中のUVA
4.2 樹脂の熱劣化と光劣化
4.3 紫外線と熱可塑性樹脂
4.4 UVAの種類
4.5 UVAの作用機構
4.6 UVAのUV吸収spectra
4.7 UVAのUV吸収能力と厚みの関係
4.8 UVAの使用例
4.9 UVAの使用上の注意
4.10 UVAの今後と新しい用途展開について
5 光安定剤 車田知之
5.1 HALSの歴史
5.2 HALSメカニズム
5.3 HALSの特性と使い方
5.3.1 HALSの特性
5.3.2 HALSの評価法
5.3.3 HALSの相乗作用
5.3.4 HALSの拮抗作用
5.4 市販品HALS
5.5 最近の動向
6 安定剤の相乗作用と拮抗作用 春名 徹
6.1 相乗作用と拮抗作用
6.2 加工時の安定化における相乗作用,拮抗作用
6.2.1 加工時における安定剤の効果
6.2.2 リン系酸化防止剤とフェノール系酸化防止剤の相乗効果
6.2.3 酸化防止剤の消費挙動
6.3 熱酸化劣化における相乗作用,拮抗作用
6.4 耐熱性における安定剤とフィラーとの相互作用
6.5 耐候性における相乗作用,拮抗作用
6.5.1 紫外線吸収剤とHALSの効果と相互作用
6.5.2 HALSとフェノール系酸化防止剤の相互作用
6.5.3 HALSとリン系酸化防止剤の相乗効果
6.5.4 HALSとS系酸化防止剤の拮抗作用
6.5.5 フィラー・顔料配合系でのHALSの効果
6.5.6 顔料とHALSの相互作用
6.5.7 HALS/フィラー/顔料の相互作用
第3章 物理的安定化の理論と実際
1 高分子の物理的劣化の安定化実際(スピノーダル分解・分散状態・他)
2 分散剤 堀家尚文
2.1 樹脂用分散剤の作用機構
2.2 樹脂用分散剤の化学構造
2.3 分散剤の役割と種類
2.3.1 ポリマー変性によるフィラー複合材料
2.3.2 マトリックス樹脂の改質によるフィラー複合材料
2.3.3 フィラーの改質による複合材料
2.3.4 変性オリゴマーによるフィラー複合材料
2.3.5 高分子型帯電防止剤の分散
3 相溶化剤定義と役割 秋山三郎
3.1 コンパティビライザーの由来と定義
4 補強剤
5 傾斜構造 岩切常昭
5.1 成形加工による相反転特殊傾斜構造
5.2 結晶性傾斜構造
5.3 ポリマーブレンド傾斜構造
5.4 モノマーの重合・拡散による傾斜構造
5.5 空洞含有傾斜構造
5.6 コンポジット傾斜構造
第4章 高分子材料の長寿命化と成形加工 久保田和久
1 成形加工と圧力および温度との関係
2 CAE,成形加工に関するシミュレーションおよび可視化などの研究
第5章 高分子材料の長寿命化事例
1 スチレン系樹脂 押田孝博
1.1 ポリエスチレンの分解機構
1.2 ポリスチレンの熱安定化と構造変化
1.3 熱酸化に及ぼすポリスチレン構造の影響
1.3.1 結晶化度の影響
1.3.2 タクティシティーの影響
1.3.3 分子量と分子量分布の影響
1.3.4 分岐構造の影響
1.4 配合剤によるポリスチレンの耐久性改良(長寿命化)
1.4.1 熱劣化防止用配合剤
1.4.2 耐候性改良用配合剤
2 ポリオレフィン 稲田仁志,松本良文,藤山光美
2.1 耐熱安定性
2.1.1 酸化防止剤の種類
2.1.2 成形時での対応
2.1.3 製品としての対応
2.1.4 銅害防止性
2.1.5 寿命予測
2.2 耐候性
2.2.1 紫外線劣化機構
2.2.2 耐候剤
2.2.3 難燃剤との併用
2.2.4 耐候性と難燃性の両立(解決法)
2.3 耐放射線性
2.4 力学的耐久性
2.4.1 耐クリープ性
2.4.2 耐疲労性
2.4.3 耐折り曲げ性
3 ポリウレタン 岩崎和男
3.1 ポリウレタンの長寿命化の考え方
3.1.1 基本的な考え方
3.1.2 ポリマーの改質
3.1.3 気泡構造の改質
3.2 硬質ポリウレタンフォームの長寿命化
3.2.1 ポリイソシアヌレート化による耐熱性,耐炎性の改善
3.2.2 ポリイソシアヌレート化による機械的強度の保持性改善
3.2.3 気泡構造の改質による断熱性の改善
3.3 軟質ポリウレタンフォームの長寿命化
3.3.1 酸化防止剤の活用
3.3.2 ポリオールの種類の影響
3.3.3 後処理含浸方による難燃性の付与
3.3.4 自動車クッション材の耐久性改善例
3.4 ポリウレタンエラストマーの長寿命化
4 PVC 佐々木慎介
4.1 はじめに
4.2 塩ビ樹脂の製造と加工
4.3 PVCの特長及び用途・製品
4.4 塩ビの耐用年数
4.5 新規用途開発-住宅用外装材(サイディング)
4.6 リサイクルへの取り組み
5 硬質ポリ塩化ビニル管 榎本真久,栗山 卓
5.1 長期耐久性保証に関する評価技術の動向
5.2 塩ビ管の長期耐久性事例
5.2.1 残存粒子構造によるKicへの影響
5.2.2 材料設計からの塩ビ管の高Kic化技術の事例
6 ゴム・エラストマー 西沢 仁
6.1 ゴム・エラストマー製品の長寿命化に要求される性能とゴム・エラストマー材料の対応策
6.1.1 ゴム・エラストマー製品の長寿命化に要求される性能
6.1.2 長寿命化のための劣化対策
7 ポリカーボネート 岩切常昭
7.1 耐候性
7.1.1 劣化挙動
7.1.2 耐候性の長寿命安定化
7.2 熱安定性
7.2.1 劣化挙動
7.2.2 熱安定性の長寿命安定化
8 変性ポリフェニレンエーテル 石川弘昭
8.1 m-PPEの構成成分
8.2 PPE成分の安定化
8.3 PS成分の安定化
8.4 難燃剤成分の安定化
8.4.1 m-PPEの難燃化
8.4.2 m-PPE長寿命化のためのリン系難燃剤の高性能化
第6章 高分子材料の長寿命化評価技術
1 耐熱性評価法 大西章義
1.1 高分子を長寿命化する意義
1.1.1 高分子の寿命は酸化が支配
1.1.2 耐熱性という言葉の意味
1.2.3 耐熱性評価
1.2.4 必要基礎知識
1.2.5 耐熱性評価の実務
2 耐候性評価法 大石不二夫
2.1 耐候性評価とは
2.1.1 劣化解析-耐久性評価-寿命予測の定義
2.1.2 高分子材料の耐候性評価の原点
2.1.3 耐候性の研究の進めかた
2.2 耐候性評価法のポイント
2.2.1 劣化解析-ウェザリングの解明-の急所
2.2.2 耐候性評価
2.2.3 寿命予測の急所
2.2.4 耐候性に関する寿命予測の研究例
2.2.5 高分子材料の劣化解析-耐久性評価-寿命予測の研究のステップ
2.3 プラスチックの耐候性試験方法の規格
2.4 耐候性の評価方法
2.5 当研究室における高分子劣化の新解析手法の試み
2.5.1 サーモメカノケミルミネッセンス(TMCL)(TMOL)
2.5.2 相関法光音響分析法(PAS)
2.5.3 劣化断面解析法(SAICAS)
2.5.4 深度化熱分析(ATA)
2.5.5 剪断強度特性評価法(超音波モーター式ねじり装置)
2.5.6 急速促進劣化法(プラズマ照射法)
3 安定剤分析法 松岡康子
3.1 高分子材料中の安定剤の定性・定量
3.1.1 高分子材料からの安定剤の分離法(前処理法)
3.1.2 安定剤の定性法
3.1.3 安定剤の定量法
3.1.4 分取精製-構造解析
3.1.5 その他の定性法
4 高分子劣化の物理的化学的評価法 中内秀雄
4.1 ゴム/樹脂/金属の特徴の違い
4.2 劣化現象の基本的考え方
4.3 ミクロなアプローチ手法について
4.4 モデル老化品の解析
4.4.1 熱老化品の解析
4.4.2 自然老化品の解析
4.5 実使用製品の解析
4.5.1 自動車用ダンパーの解析
4.5.2 100年使用鉄道用防振パットの解析
第7章 各産業分野での高分子長寿命化
1 電線,ケーブル 西沢 仁
1.1 電線,ケーブル用高分子材料の劣化形態と長寿命のための対策
1.1.1 熱酸化劣化からみた長寿化
1.1.2 電気絶縁性からみた長寿命化
2 光通信 村田則夫
2.1 光デバイス組立用接着剤
2.1.1 UV接着剤の耐久接着性向上
2.1.2 光学的接着結合部の耐久信頼性
2.1.3 高耐久性UV接着剤の適用
2.2 光ファイバ接続部用接着剤
2.2.1 光ファイバ接続部の補強と防湿
2.2.2 熱溶融接着剤の耐湿性向上と保存安定性
3 自動車 濱野信之
3.1 自動車への高分子材料の応用
3.1.1 樹脂材料
3.1.2 ゴム材料
3.1.3 塗料
3.2 車両用高分子材料の要求特性
3.3 自動車部品の長寿命化
4 建築材料 田中 誠
4.1 はじめに
4.2 内装建材
4.3 外装用建材
5 塗料 田中丈之
5.1 塗膜の構造と機能
5.2 塗膜使用環境と劣化の発生
5.3 各種塗膜の耐候性
第8章 安定剤の環境への影響 草川紀久
1 添加剤の種類と機能
1.1 安定剤の種類と機能
1.2 改質剤の種類と機能
1.3 加工助剤の種類と機能
2 添加剤の環境への影響
2.1 酸化防止剤
2.2 塩ビ用安定剤
2.3 可塑剤
2.4 難燃剤
2.5 充てん剤
2.6 静電防止剤
2.7 着色剤
2.8 発泡剤
2.9 滑剤
第9章 高分子材料の長寿命化とリサイクル 伊澤槇一
1 長寿命化で省資源に寄与する5つのR
2 高分子ABC技術で材料の高性能化・高機能化を図る(第二次省資源)
2.1 スチレン系ポリマーの改質
2.2 オレフィン系ポリマーのポリマーアロイ
3 高機能化と成形加工活用による材料の原料と長寿命化
3.1 安定性の向上
3.2 成形加工技術
4 一度プラスチックとして使用した後でエネルギーとして使用
4.1 ゴミ発電の充実
4.2 セメントキルンへの投入
4.3 鉄鋼業界での廃プラスチック再資源化への取り組み
5 実際にリサイクルする場合の注意事項
6 今後の展望
内容説明
従来より、合成高分子の安定化に関する書籍が数多く出版されているが、本書は化学的安定性と物理的安定性、安定剤の開発と高分子の化学構造の修飾、各産業分野別の安定化技術、実際の配合での安定剤の作用効果、安定剤の安全性とリサイクル性に留意してまとめ、特色を出している。
目次
第1章 高分子材料の長寿命化、特性安定化
第2章 化学的安定化の理論と実際
第3章 物理的安定化の理論と実際
第4章 高分子材料の長寿命化と成形加工
第5章 高分子材料の長寿命化事例
第6章 高分子材料の長寿命化評価技術
第7章 各産業分野での高分子長寿命化
第8章 安定剤の環境への影響
第9章 高分子材料の長寿命化とリサイクル
著者等紹介
西原一[ニシハラハジメ]
旭化成工業(株)化成品樹脂事業部門新事業開発室副部長
※書籍に掲載されている著者及び編者、訳者、監修者、イラストレーターなどの紹介情報です。